Brevetto Ferrari: “Metodo di controllo di un turbocompressore provvisto di attuazione elettrica in un motore a combustione interna sovralimentato"

[ISO-8707]

 

  Cita

“METODO DI CONTROLLO DI UN TURBOCOMPRESSORE PROVVISTO DI ATTUAZIONE ELETTRICA IN UN MOTORE A COMBUSTIONE INTERNA SOVRALIMENTATO"

 

SETTORE DELLA TECNICA

La presente invenzione è relativa ad un metodo di controllo di un turbocompressore provvisto di attuazione elettrica in un motore a combustione interna sovralimentato.

 

PARTE ANTERIORE

Come è noto, alcuni motori a combustione interna sono provvisti di un sistema di sovralimentazione a turbocompressore, il quale è in grado di aumentare la potenza sviluppata dal motore sfruttando l’entalpia dei gas di scarico per comprimere l’aria aspirata dal motore e quindi aumentare il rendimento volumetrico dell’aspirazione.

 

Un sistema di sovralimentazione a turbocompressore tradizionale comprende un turbocompressore provvisto di un unico albero comune sul quale sono montati una turbina, la quale è disposta lungo un condotto di scarico per ruotare ad alta velocità sotto la spinta dei gas di scarico espulsi dal motore, ed un compressore che viene portato in rotazione dalla, turbina ed, è disposto lungo il condotto di alimentazione dell’aria per comprimere l’aria aspirata dal motore.

 

Il dimensionamento e la modalità di controllo di un turbocompressore sono sempre un compromesso tra le esigenze del compressore e le esigenze della turbina e tra la necessità di contenere il ritardo del turbo (“turbo lag") e la necessità di fornire un incremento di potenza rilevante; di conseguenza, nella grande maggioranza del tempo nessuna delle due macchine pneumatiche può operare in condizioni ottimali. Inoltre, le due macchine pneumatiche devono venire obbligatoriamente progettate per lavorare insieme (cioè sempre alla stessa velocità di rotazione); di conseguenza, le due macchine pneumatiche non possono venire ottimizzate per massimizzare i rispettivi rendimenti.

 

Per migliorare il funzionamento del turbocompressore è stato proposto (come ad esempio descritto nella domanda di brevetto U82006218923A1) di collegare all’albero del turbocompressore una macchina elettrica reversibile che può venire fatta funzionare come motore elettrico per accelerare il compressore non appena viene richiesto un aumento della potenza erogata e quindi senza attendere l’effetto dell’aumento del volume e della velocità dei gas di scarico, e Che può venire fatta funzione come generatore elettrico per “rigenerare" la parte di potenza meccanica generata dalla turbina e non utilizzata dal compressore.

 

Tuttavia, anche in queste soluzioni il compressore e la turbina sono angolarmente solidali @ quindi ruotano sempre alla stessa velocità di rotazione.

 

Per superare i sopra descritti inconvenienti, la domanda di brevetto EP2096277A1 descrive un turbocompressore comprendente una turbina che porta in rotazione un generatore elettrico, ed un compressore che è meccanicamente indipendente dalla turbina ed è portato in rotazione da un motore elettrico. Questa soluzione costruttiva permette di ottenere la massima flessibilità di funzionamento del compressore e della turbina che essendo meccanicamente del tutto indipendenti tra loro possono venire controllati unicamente per ottimizzare il proprio rendimento in tutte le possibili condizioni difunzionamento.

 

Una componente importante nel giudizio di un vettura sportiva ad alte prestazioni è la “qualità" del suono emesso allo scarico (non solo e non tanto in termini di intensità del suono, ma soprattutto in termini di “piacevolezza” del suono stesso), ovvero il grado di soddisfazione nell’utilizzo di una vettura sportiva ad alte prestazioni è influenzato in modo rilevante anche dalla “qualità" del suono emesso allo scarico. Per potere controllare in modo attivo il suono emesso allo scarico, diverse vetture sportive ad alte prestazioni presentano un sistema di scarico e geometrica variabile, ovvero un sistema di scarico provvisto di una o più valvole pilotate elettricamente che permettono di modificare il percorso dei gas di scarico (e quindi del suono) lungo il sistema di scarico; di conseguenza, in uso, la centralina elettronica di controllo del motore modifica in tempo reale la geometria. del sistema di scarico per cercare di offrire sempre un suono emesso allo scarico corrispondente alle attese degli utilizzatori della vettura.

La domanda di brevetto 032016138508A1 descrive un veicolo provvisto di un motore a combustione interna turbocompresso, in cui il guidatore può regolare il rumore percepito all’interno dell’abitacolo sia agendo su una valvola di bypass disposta lungo il sistema di scarico, sia agendo sul suono riprodotto da altoparlanti presenti nell’abitacolo.

 

Tuttavia, gli attuali sistemi di scarico & geometrica variabile non sempre sono in grado di garantire un suono emesso allo scarico ottimale in tutte le condizioni di funzionamento in quanto le valvole che vengono utilizzate nei sistemi di scarico sono generalmente di tipo ON/OFF e quindi permettono di ottenere solo una regolazione grossolana delle emissioni sonore.

 

DESCRIZIONE DELLA INVENZIONE

Scopo della presente invenzione è fornire un metodo di controllo di un turbocompressore provvisto di attuazione elettrica in un motore a combustione interna sovralimentato, il quale metodo di controllo sia esente dagli inconvenienti sopra descritti, ovvero permetta di migliorare la “qualità" del suono emesso allo scarico, e, nello stesso tempo, sia di facile ed economica realizzazione.

 

Secondo la presente invenzione viene fornito un metodo di controllo di un turbocompressore provvisto di attuazione elettrica in un motore a combustione interna sovralimentato, secondo quanto rivendicato dalle rivendicazioni allegate.

 

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BREVE DESCRIZIONE DEI DISEGNI

 

La presente invenzione verrà ora descritta con riferimento al disegno annesso, che ne illustra un esempio di attuazione non limitativo; in particolare, la figura allegata è una vista schematica di un motore a combustione interna sovralimentato comprendente un turbocompressore che è provvisto di attuazione elettrica ed è realizzato in accordo con la presente invenzione.

 

FORME DI ATTUAZIONE PREFERITE DELL’INVENZIONE

 

Nella figura allegata, con il numero 1 è indicato nel suo complesso un motore a combustione interna sovralimentato mediante un sistema 2 di sovralimentazione a turbocompressore.

Il motore 1 a combustione interna comprende quattro cilindri 3, ciascuno dei quali è collegato ad un collettore 4 di aspirazione tramite almeno una rispettiva valvola di aspirazione (non illustrata) @ ad un collettore 5 di scarico tramite almeno una rispettiva valvola di scarico (non illustrata). 11 collettore 4 di aspirazione riceve aria fresca (cioè aria proveniente dall’ambiente esterno) attraverso un condotto 6 di aspirazione, il quale è provvisto di un filtro 7 aria ed è regolato da una valvola 8 a farfalla. Lungo il condotto 6 di aspirazione è disposto un intercooler 9 avente la funzione di raffreddare l’aria aspirata. Al collettore 5 di scarico è collegato un condotto 10 di scarico che alimenta i gas di scarico prodotti dalla combustione ad un sistema di scarico, il quale emette i gas prodotti dalla combustione nell’atmosfera e comprende normalmente almeno un catalizzatore 11 ed almeno un silenziatore (non illustrato) disposto a valle del catalizzatore 11.

 

Il sistema 2 di sovralimentazione del motore 1 a combustione interna comprende un turbocompressore 12 provvisto di una turbina 13, che è disposta lungo il condotto 10 di scarico per ruotare ad alta velocità sotto l’azione dei gas di scarico espulsi dai cilindri 3, ed un compressore 14, il quale è disposto lungo il condotto 6 di aspirazione per aumentare la pressione dell’aria alimentata dal condotto 6 di alimentazione ed è meccanicamente indipendente dalla turbina 13 (cioè non presenta alcun collegamento meccanico con la turbina 13).

 

Lungo il condotto 10 di scarico è previsto un condotto 15 di bypass, il quale è collegato in parallelo alla turbina 13 in modo da presentare le proprie estremità collegate a monte e a valle della turbina 13 stessa; lungo il condotto 15 di bypass è disposta una valvola 16 di wastegate, la quale è atta a regolare la portata dei gas di scarico che fluiscono attraverso il condotto 15 di bypass ed è pilotata da un attuatore 17. Lungo il condotto 6 di scarico è previsto un condotto 18 di bypass, il quale è collegato in parallelo al compressore 14 in modo da presentare le proprie estremità collegate a monte e a valle del compressore 14 stesso; lungo il condotto 18 di bypass è disposta una valvola 19 Poff, la quale è atta a regolare la portata dei gas di scarico che fluiscono attraverso il condotto 18 di bypass ed è pilotata da un attuatore 20.

 

La turbina 13 ed i1 compressore 14 non sono tra loro collegati meccanicamente e possono quindi venire disposti in zone diverse del motore 1 a combustione interna. La turbina 13 è calettata ad un generatore 21 elettrico, il quale Viene portato in rotazione dalla turbina 13 stessa
per generare corrente elettrica; il generatore 21 elettrico è elettricamente collegato ad un dispositivo 22 di pilotaggio elettronico, il quale è a sua volta collegato ad un sistema 23 di accumulo costituto da una batteria 0 da un pacco di batterie. 11 compressore 14 è calettato ad un
motore 24 elettrico, il quale porta in rotazione il compressore 14 stesso; il motore 24 elettrico è elettricamente collegato ad un dispositivo 25 di pilotaggio elettronico, il quale è a sua volta collegato al sistema 23 di accumulo.

 

Preferibilmente (ma non obbligatoriamente), è prevista una macchina 26 elettrica reversibile, la quale può venire fatta funzionare come motore elettrico per assorbire  energia elettrica e produrre una coppia motrice meccanica oppure come generatore per assorbire energia meccanica e produrre energia elettrica. La macchina 26 elettrica reversibile è elettricamente collegata ad un dispositivo 27 di pilotaggio elettronico collegato a sua volta al sistema 23 di accumulo. Inoltre, la macchina 26 elettrica reversibile è meccanicamente collegata direttamente o
indirettamente ad una linea 28 di trasmissione de1 motore 1 a combustione interna che trasmette la coppia motrice generata dal motore 1 a combustione interna stesso alle ruote motrici. Ad esempio, la macchina 27 elettrica reversibile può venire collegata meccanicamente ad un
albero motore del motore 1 a combustione interna, ad un albero primario di un cambio, ad un albero secondario di un cambio oppure direttamente alle ruote motrici.

 

Il motore 1 a combustione interna è controllato da una centralina 29 elettronica di controllo, la quale sovrintende al funzionamento di tutte le componenti del motore 1 a combustione interna tra le quali il sistema 2 di sovralimentazione. In particolare, la centralina 29 elettronica di controllo pilota gli attuatori 17 e 20 della valvola 16 di wastegate @ della valvola 19 Poff e pilota i dispositivi 22, 25 e 27 di azionamento. Durante 11 funzionamento del motore 1 a combustione interna, la centralina 26 elettronica di controllo pilota in modo completamente autonomo uno rispetto all’altro il motore 24 elettrico che porta in rotazione il compressore 14 ed il generatore 21 elettrico che è portato in rotazione dalla turbina 13. In altre parole, la centralina 26 elettronica di controllo pilota il motore 24 elettrico che porta in rotazione il compressore 14 con il solo obiettivo di ottimizzare l’aspirazione dei cilindri 3 in funzione delle prestazioni richieste (cioè coppia e potenza che il motore 1 a combustione interna deve erogare); invece, la centralina 26 elettronica di controllo pilota il generatore 21 elettrico che è portato in rotazione dalla turbina 13 normalmente con l’obiettivo di ottimizzare la generazione di energia elettrica, cioè massimizzare la potenza elettrica generata, senza ovviamente penalizzare il funzionamento del motore 1 a combustione interna.

 

In uso, quando 11 motore 1 a combustione interna eroga  con continuità una potenza relativamente elevata (ad esempio quando il veicolo Viaggia in autostrada) i gas di scarico prodotti nei cilindri 3 presentano una elevata entalpia @ di conseguenza il generatore 21 elettrico portato in rotazione dalla turbina 13 è in grado di generare una potenza elettrica ampiamente superiore rispetto alla potenza. elettrica assorbita dal motore 24 elettrico per portare in rotazione il compressore 14; in queste condizione, la frazione di potenza elettrica generata dal generatore 21 elettrico e non assorbita dal motore 24 elettrico viene alimentata alla macchina 26 elettrica reversibile che viene fatta funzionare come motore per generare una coppia motrice addizionale che si somma alla coppia motrice generata dal motore 1 a combustione interna. In questo modo è possibile massimizzare il rendimento complessivo del sistema sfruttando completamente l’entalpia dei gas di scarico prodotti nei cilindri 3.

 

Invece, in uso, quando il motore 1 a combustione interna è a bassi regimi @ quindi eroga una potenza modesta e viene richiesto un rapido aumento della potenza erogata, il motore 24 elettrico viene pilotato per aumentare rapidamente la pressione di aspirazione assorbendo dal
sistema 23 di accumulo una potenza elettrica ampiamente superiore alla potenza elettrica generata dal generatore 21 elettrico portato in rotazione dalla turbina 13; in questo modo, la risposta del motore 1 a combustione interna alla richiesta di aumento della potenza erogata è
sostanzialmente istantanea (ovvero del tutto priva del cosiddetto “turbo—lag").

 

Come detto in precedenza, in tutte le condizioni di funzionamento la centralina. 26 elettronica di controllo pilota il motore 24 elettrico che porta in rotazione il compressore 14 con il solo obiettivo di ottimizzare l’aspirazione dei cilindri 3 in funzione delle prestazioni richieste (cioè coppia e potenza che il motore 1 a combustione interna deve erogare); in altre parole, il pilotaggio del compressore 14 è unicamente rivolto ad ottimizzare la combustione nei cilindri 3.

 

Normalmente (ovvero per la maggior parte del tempo di utilizzo), la centralina 26 elettronica di controllo pilota il generatore 21 elettrico che è portato in rotazione dalla turbina 13 per massimizzare l’efficienza energetica, ovvero per massimizzare la potenza elettrica generata, senza nel contempo penalizzare il funzionamento del motore 1 a combustione interna. Tuttavia, in alcune situazioni particolari, la centralina 26 elettronica di controllo pilota il generatore 21 elettrico anche (oppure solo) in funzione di un obiettivo di emissione acustica allo scarico del motore 1 a. combustione interna; in altre parole, la centralina 26 elettronica di controllo stabilisce un obiettivo di emissione acustica allo scarico del motore 1 a combustione interna e quindi controlla i1 generatore 21 elettrico in funzione dell’obiettivo di emissione acustica allo scarico del motore 1 a combustione interna (cioè per inseguire l’obiettivo di emissione acustica allo scarico). L’obiettivo di emissione acustica allo scarico del motore ]. a combustione interna può essere alternativo e abbinato all’obiettivo di efficienza energetica, ovvero la centralina 26 elettronica di controllo può inseguire solo l’obiettivo di emissione acustica allo scarico del motore 1 a combustione interna indipendentemente dalla efficienza energetica del sistema oppure potrebbe cercare un compromesso tra l’obiettivo di emissione acustica allo scarico del motore 1 a combustione interna e l’efficienza energetica.

 

Secondo una possibile forma di attuazione, la centralina 26 elettronica di controllo controlla il generatore 21 elettrico in funzione dell’obiettivo di emissione acustica allo scarico del motore 1 a combustione interna mediante un controllo ad anello aperto, ovvero una strategia di controllo priva di retroazione. Secondo una alternativa forma di attuazione, la centralina 26 elettronica di controllo controlla 11 generatore 21 elettrico in funzione dell’obiettivo di emissione acustica allo scarico del motore 1 a combustione interna mediante un controllo ad anello chiuso che utilizza come variabile di retroazione un segnale acustico rilevato da (almeno) un microfono; a titolo di esempio, il microfono potrebbe essere installato all’interno dell’abitacolo in prossimità della testa del guidatore per captare il suono che viene udito dal guidatore stesso (potrebbe essere lo stesso microfono utilizzato per eseguire le telefonate in “viva voce"). Ovviamente, è possibile che la centralina 26 elettronica di controllo controlli 11 generatore 21 elettrico in funzione dell’obiettivo di emissione acustica allo scarico del motore 1 a combustione interna sia mediante un controllo ad. anello aperto, sia. mediante un controllo ad anello chiuso.

 

Secondo una preferita forma di attuazione, l’obiettivo di emissione acustica allo scarico del motore 1 a combustione interna comprende sia un intensità dell’emissione acustica allo scarico del motore 1 a combustione interna, sia un tono dell’emissione acustica allo scarico del motore 1 a combustione interna; è possibile che una delle due caratteristiche (generalmente l’intensità ma potrebbe anche essere il tono in alcune situazioni particolari) sia considerata come principale (cioè più importante) mentre l’altra caratteristica (generalmente 11 tono ma potrebbe essere anche L’intensità in alcune situazioni particolari) sia considerata come secondaria (cioè meno importante). In alternativa, l’obiettivo di emissione acustica allo scarico del motore 1 a combustione interna comprende solo l’intensità dell’emissione acustica allo scarico del motore 1 a combustione interna oppure solo il tono dell’emissione acustica allo scarico del motore 1 a combustione interna.

La centralina 26 elettronica di controllo stabilisce quando è necessario aumentare l’intensità dell’emissione acustica allo scarico del motore 1 a combustione interna e quindi riduce la potenza meccanica effettivamente assorbita dal generatore 21 elettrico rispetto alla potenza meccanica disponibile (ovvero alla massima potenza meccanica assorbibile dal generatore 21 elettrico nelle condizioni correnti) per aumentare l’intensità dell’emissione acustica allo scarico del motore 1 a combustione interna; in altre parole, in alcune situazioni in cui si vuole aumentare l’intensità dell’emissione acustica allo scarico del motore  a combustione interna la centralina 26 elettronica di controllo “sacrifica" parte (@ tutta) della potenza meccanica disponibile (ovvero alla massima potenza meccanica assorbibile dal generatore 21 elettrico nelle
condizioni correnti) per aumentare l’intensità dell’emissione acustica allo scarico del motore 1 a combustione interna. In altre parole, tanto maggiore e la potenza meccanica. assorbita dal generatore 21 elettrico, tanto maggiore e l’energia che viene sottratta ai gas di scarico e quindi tanto maggiore risulta essere l’attenuazione sonora a carico dei gas di scarico. Di conseguenza, viene ridotta (annullata) la potenza meccanica assorbita dal generatore 21 elettrico per aumentare (massimizzare) l’intensità dell’emissione acustica allo scarico del motore 1 a combustione interna. 

 

Normalmente, viene aumentata la velocità di rotazione del generatore 21 elettrico per rendere più acuto 11 tono dell’emissione acustica allo scarico del motore 1 a combustione interna e viceversa (cioè viene ridotta la velocità di rotazione del generatore 21 elettrico per rendere più greve 11 tono dell’emissione acustica allo scarico del motore 1 a combustione interna). In altre parole, tanto più veloce ruota la turbina 13, tanto più l’emissione acustica allo scarico del motore 1 a combustione interna presenta un tono acuto, mentre tanto più lentamente ruota la turbina 13, tanto più l’emissione acustica allo scarico del motore ]. a combustione interna presenta un tono greve.

 

Secondo una preferita forma di attuazione, la centralina 26 elettronica di controllo modula in modo coordinato la velocità di rotazione del generatore 21 elettrico e la coppia meccanica assorbita dai generatore 21 elettrico in funzione dell’obiettivo di emissione acustica allo scarico del motore 1 a combustione interna. La potenza meccanica assorbita dal generatore 21 elettrico è proporzionale al prodotto tra la coppia meccanica assorbita dal generatore 21 elettrico e la velocità di rotazione del generatore 21 elettrico; quindi, variando la coppia meccanica assorbita dal generatore 21 elettrico e possibile variare la velocità di rotazione del generatore 21 elettrico mantenendo inalterata la potenza meccanica assorbita dal generatore 21 elettrico oppure è possibile variare la potenza meccanica assorbita dal generatore 21 elettrico mantenendo inalterata la velocità di rotazione del generatore 21 elettrico.

 

Secondo una preferita (ma non limitante) forma di attuazione, la centralina 26 elettronica di controllo pilota il generatore 21 elettrico in funzione dell’obiettivo di emissione acustica allo scarico del motore 1 a combustione interna solo in condizioni particolari e per brevi periodi di tempo per fornire in certe situazioni un “suono" particolare; ad esempio, quando il guidatore affonda l’acceleratore durante la guida sportiva la centralina 26 elettronica di controllo pilota il generatore 21 elettrico per ottenere un “suono" particolare che sottolinei anche acusticamente il crescendo di coppia motrice (è importante sottolineare che rinunciare a parte della potenza recuperabile attraverso il generatore 21 elettrico per brevi e limitati periodi non ha un impatto rilevante sull’efficienza energetica complessiva). A tale proposito e importante evidenziare che le vetture sportive ad alte prestazioni permettono al guidatore di selezionare il tipo di guida desiderato (comfort, sportiva, corsaiola …) e quindi in funzione del tipo di guida desiderato e possibile stabilire degli obiettivi adeguati e coerenti dell’emissione acustica allo scarico del motore 1 a combustione interna.

 

Ad esempio, Viene ridotta la potenza meccanica effettivamente assorbita dal generatore 21 elettrico rispetto alla potenza meccanica disponibile per aumentare l’intensità dell’emissione acustica allo scarico del motore 1 a combustione interna quando la velocità di rotazione del
motore 1 a combustione interna (ovvero dell’albero motore de1 motore 1 a combustione interna) e crescente; preferibilmente, la potenza meccanica effettivamente assorbita dal generatore 21 elettrico Viene ridotta rispetto alla potenza meccanica disponibile tanto di più quanto maggiore è l’accelerazione angolare del motore 1 a combustione interna.

 

Infine, è importante osservare che il sopra descritto controllo del generatore 21 elettrico in funzione dell’obiettivo di emissione acustica allo scarico del motore 1 a combustione interna e utilizzabile in alternativa oppure in abbinamento ai sistemi di scarico a geometria variabile.

 

Il metodo di controllo sopra descritto presenta numerosi vantaggi.

 

In primo luogo, il metodo di controllo sopra descritto permette di ottenere, quando desiderato, una sonorità ottimale allo scarico del motore ]. a combustione interna eventualmente anche senza l’utilizzo di sistemi di scarico a geometria variabile.

 

Il metodo di controllo sopra descritto non comporta alcuna modifica fisica ad un turbocompressore provvisto di attuazione elettrica, ma è implementabile completamente via software. Quindi, 11 metodo di controllo sopra descritto è di semplice ed economica implementazione anche in una vettura esistente (ovviamente dotata di un turbocompressore provvisto di attuazione elettrica).

 

 Il metodo di controllo sopra descritto permette di ottenere un campo di variazione del suono allo scarico particolarmente ampio, in quanto agisce sia sull’intensità del suono allo scarico, sia sul tono del suono allo scarico. Inoltre, Il metodo di controllo sopra descritto permette di ottenere un campo di variazione del suono allo scarico ben modulabile, in quanto è possibile variare in modo molto fine, preciso e stabile sia la coppia (potenza) meccanica. assorbita. dal generatore 21 elettrico, sia la velocità di rotazione del generatore 21 elettrico.

 

Infine, iI metodo di controllo sopra descritto è utilizzabile solo quando lo si desidera e quindi non ha un impatto negativo significativo sull’efficienza energetica complessiva.

 

R I V E N D I C A Z I O N I

 

 

l) Metodo di controllo di un turbocompressore (12) provvisto di attuazione elettrica in un motore (1) a combustione interna sovralimentato; il turbocompressore (12) comprende: una turbina (13) che è inserita in un condotto (10) di scarico per ruotare sotto la spinta dei gas di scarico ed aziona un generatore (21) elettrico, ed un compressore (14) che e meccanicamente indipendente dalla turbina (13), e inserito in un condotto (6) di aspirazione per aumentare la pressione dell’aria ed  è azionato da un motore (24) elettrico; il metodo di controllo è caratterizzato dal fatto di comprendere le ulteriori fasi di: stabilire quando è necessario aumentare l’intensità dell’emissione acustica allo scarico del motore (1) a combustione interna; e ridurre la potenza meccanica effettivamente assorbita dal generatore (21) elettrico rispetto alla potenza meccanica disponibile per aumentare l’intensità dell’emissione acustica allo scarico del motore (1) a combustione interna.

 

2) Metodo di controllo secondo la rivendicazione 1, in cui la riduzione della potenza meccanica effettivamente assorbita dal generatore (21) elettrico rispetto alla potenza meccanica. disponibile Viene eseguita. mediante un controllo ad anello aperto.

 

3) Metodo di controllo secondo la rivendicazione 1, in cui la riduzione della potenza meccanica effettivamente assorbita dal generatore (21) elettrico rispetto alla potenza meccanica disponibile mediante un controllo ad anello chiuso che utilizza come variabile di retroazione un
segnale acustico rilevato da un microfono.

 

4) Metodo di controllo secondo la rivendicazione 1, in cui viene annullata la potenza meccanica assorbita dal generatore (21) elettrico per massimizzare 1’intensità dell’emissione acustica allo scarico del motore (1) a combustione interna.

 

5) Metodo di controllo secondo la rivendicazione 1, in cui viene aumentata la velocità di rotazione del generatore (21) elettrico per rendere più acuto il tono dell’emissione acustica allo scarico del motore (1) a combustione interna e viceversa.

 

6) Metodo di controllo secondo la rivendicazione 1, in cui normalmente il generatore (21) elettrico viene pilotato per assorbire tutta la potenza meccanica disponibile tranne brevi istanti in cui viene ridotta la potenza meccanica effettivamente assorbita dal generatore (21) elettrico
rispetto alla potenza meccanica disponibile per aumentare l’intensità dell’emissione acustica allo scarico del motore (1) a combustione interna.

 

7) Metodo di controllo secondo la rivendicazione 1, in cui viene ridotta la potenza meccanica effettivamente assorbita dal generatore (21) elettrico rispetto alla potenza meccanica disponibile per aumentare l’intensità dell’emissione acustica allo scarico del motore (1) a combustione interna quando la velocità di rotazione del motore (1) a combustione interna e crescente. 

 

8 ) Metodo di controllo secondo la rivendicazione 7, in cui la potenza meccanica effettivamente assorbita dal generatore (21) elettrico viene ridotta rispetto alla potenza meccanica disponibile tanto di più quanto maggiore è l’accelerazione angolare del motore (1) a combustione
interna.

 

RIASSUNTO
Metodo di controllo di un turbocompressore provvisto di attuazione elettrica in un motore a combustione interna sovralimentato; il turbocompressore presenta: una turbina che e inserita in un condotto di scarico per ruotare sotto la spinta dei gas di scarico ed aziona un generatore elettrico, ed un compressore che è meccanicamente indipendente dalla turbina, e inserito in un condotto di aspirazione per aumentare la pressione dell’aria ed è azionato da un motore elettrico; il metodo di controllo prevede le fasi di: stabilire quando è necessario aumentare l’intensità dell’emissione acustica allo scarico del motore a combustione interna; e ridurre la potenza meccanica effettivamente assorbita dal generatore elettrico rispetto alla potenza meccanica disponibile per aumentare l’intensità dell’emissione acustica allo scarico del motore a combustione interna.

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https://register.epo.org/documentView?number=US.201815872192.A&documentId=19-23-US++1587219201P1+

 

Brevetto riguardante un motore turbocompresso in cui il compressore e la turbina sono indipendenti e calettati entrambi a dei motogeneratori elettrici, col fine di migliorare l'efficienza complessiva e quando desiderato, la tonalità allo scarico.

Modificato 21 Luglio 2018 da ISO-8707

[shadow_line]

Quindi la turbina aziona il generatore elettrico e il compressore è azionato oltre che dai gas di scarico da un motore elettrico quando serve per alzarne in fretta il numero di giri, e turbina e compressore sono meccanicamente separati

 

mi sembra la miglior idea in tema di turbocompressione vista finora

[KimKardashian]

Il maiuscolo...............

[ISO-8707]

  On 21/07/2018 at 09:25, shadow_line scrive:

Quindi la turbina aziona il generatore elettrico e il compressore è azionato oltre che dai gas di scarico da un motore elettrico quando serve per alzarne in fretta il numero di giri, e turbina e compressore sono meccanicamente separati

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No il compressore è sempre azionato dal motore elettrico che però può prendere l'energia elettrica dalla batteria oltre che dal generatore della turbina quando questa è a regime (ed il surplus andrà nelle batterie od al motore elettrico collegato all'albero motore)

 

Sostanzialmente è un evoluzione del sistema utilizzato attualmente in F1, si perde qualcosa tra motori ed inverter, ma si recupera con gli interessi sfruttando al massimo la turbina e utilizzando il compressore ai carichi ottimali.

Modificato 21 Luglio 2018 da ISO-8707

[J-Gian]

Sarei curiosi di sapere a quali velocità arrivino turbina e compressore, visto che è un po' il limite delle macchine elettriche a loro connessi

 

Vero anche che, essendo il compressore totalmente svincolato dalla turbina, si può pensare anche ad un compressore più grosso, che funzioni a regimi inferiori.

[ISO-8707]

  On 21/07/2018 at 10:07, J-Gian scrive:

Sarei curiosi di sapere a quali velocità arrivino turbina e compressore, visto che è un po' il limite delle macchine elettriche a loro connessi

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Probabilmente ci sarà un riduttore/moltiplicatore epicicloidale integrato nell'insieme.. ?

 

 

Modificato 21 Luglio 2018 da ISO-8707

[shadow_line]

  On 21/07/2018 at 09:53, ISO-8707 scrive:

 

No il compressore è sempre azionato dal motore elettrico che però può prendere l'energia elettrica dalla batteria oltre che dal generatore della turbina quando questa è a regime (ed il surplus andrà nelle batterie od al motore elettrico collegato all'albero motore)

 

Sostanzialmente è un evoluzione del sistema utilizzato attualmente in F1, si perde qualcosa tra motori ed inverter, ma si recupera con gli interessi sfruttando al massimo la turbina e utilizzando il compressore ai carichi ottimali.

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Si è ovvio che il compressore è azionato dal motore elettrico, di fretta ho sbagliato a scrivere

[GL91]

Quindi l'idea è quella di "separare" turbina e compressore, con la prima che alimenta un generatore, e il secondo che prende energia da un motore elettrico alimentato dal suddetto generatore. Pare una soluzione molto efficiente, perchè permetterebbe a turbo e compressore di lavorare in regime ottimale. 

L'unica cosa che non ho capito è come questo sistema influenzerebbe la tonalità dello scarico, c'è scritto che il sistema è in grado di regolare l'assistenza fornita dal compressore al motore, in modo da lasciare più "libertà" allo scarico: vuol dire che in determinati frangenti il compressore lavora meno, e il motore si comporta come fosse un aspirato? Ho capito bene? E se ho capito bene, questo non vorrebbe dire avere un sound migliore ma anche prestazioni minori in quei frangenti, essendoci un apporto minore del compressore?

[jameson]

  On 21/07/2018 at 10:54, GL91 scrive:

L'unica cosa che non ho capito è come questo sistema influenzerebbe la tonalità dello scarico, c'è scritto che il sistema è in grado di regolare l'assistenza fornita dal compressore al motore, in modo da lasciare più "libertà" allo scarico: vuol dire che in determinati frangenti il compressore lavora meno, e il motore si comporta come fosse un aspirato? Ho capito bene? E se ho capito bene, questo non vorrebbe dire avere un sound migliore ma anche prestazioni minori in quei frangenti, essendoci un apporto minore del compressore?

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La velocità di rotazione delle palette del compressore influenza il tono allo scarico, quindi le possono far girare più o meno velocemente per avere un suono più acuto o più grave. Inoltre più potenza assorbe il generatore elettrico meno ne resta per il suono, quindi se si fa assorbire meno potenza diminuendo l'assorbimento in corrente e quindi la coppia resistente il suono è più forte.

Modificato 21 Luglio 2018 da jameson

[J-Gian]

  On 21/07/2018 at 10:54, GL91 scrive:

 c'è scritto che il sistema è in grado di regolare l'assistenza fornita dal compressore al motore, in modo da lasciare più "libertà" allo scarico: vuol dire che in determinati frangenti il compressore lavora meno, e il motore si comporta come fosse un aspirato? Ho capito bene? E se ho capito bene, questo non vorrebbe dire avere un sound migliore ma anche prestazioni minori in quei frangenti, essendoci un apporto minore del compressore?

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E' proprio qui che sta il bello: avendo scisso l'azione di turbina e compressore, ed essendo l'energia recuperata trasformata in energia elettrica accumulabile in batterie, tu puoi avere frangenti (probabilmente secondi) in cui il compressore lavora e quindi sovralimenta offrendo prestazioni, ma la turbina è libera di girare a vuoto o comunque a basso carico (quindi gira più velocemente = tonalità scarico più acute), se non addirittura bypassata (vedi valvola 16), ricavando allo scarico il sound di un aspirato.